Устройство для автоматического выбора диапазона измерения амплитуды импульсного напряжения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ABTOMATPWECКОГО ВЫБОРА ДИАПАЗОНА ИЗМЕРЕНИЯ АМП- , ЛИТУДЫ ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее п-ступенчатьй измерительный усилитель, вход которого является входом устройства, h амплитудно-временных преобразователей,л формиро , вателей импульсов спада,формирователь импульса фронта,соединенный юсодом с вьпсодом п-го амплитудно-временного преобразователя, одновибратор , первьй и второй логические элементы И, первый логический элемент ИЛИ, триггер интервала, счетчик импульсов -интервала, счетчик номера канала, генератор счетных импульсов, цифровое отсчетное устройство, причем к соответствующим выходам п-ступенчатого измерительного усилителя последовательно подключены амплитудно-временные преобразователи и формирователи импульсов спада, выходы которых соединены с входами первого логического элемента ШШ, триггер интервала своим прямым выходом соединен с первым входом первого логического элемента И, второй вход которого подключен к генератору счётных импульсов, а выход через счетчик импульсов интервала соединен с первым входом цифрового отсчетного устройства , второй вход которого соединен с выходом счетчика номера канала, выход формирователя импульса фронта соединен с первым входом триггера интервала и через одновибратор - с первым входом второго логического элемента И, второй вход которого сл соединен с выходом первого логического элемента ИЛИ, а выход - с вторым входом триггера интервала, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности, измерения, в него введены второй логический элемент ИЛИ, каждый из п входов коОй торого соединен через соответствую-, 4j щий элемент задержки с выходом одного из формирователей импульсов спада, сл и третий логический элемент И, своими первым и вторым выходами соответственно подключенный .к выходу второго логического элемента ИЛИ и инверсному выходу триггера интервала, а выходом соединенный с входом счетчика номера канала.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 1511Ф G 01 К 15 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ номера канала.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3605798/24-21 (22) 14.06.83 (46) 15. 07. 85, Бюл. Р 26 (72) В.А.Афанасьев и В.В.Данилевич (71) Научно"исследовательский институт прикладных физических проблем им. акад. А.Н.Севченко (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 789795, кл. С 01 R 19/04, С 01 R 15/08, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

В 579587, кл. G 01 R 19/04, 1976. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫБОРА ДИАПАЗОНА ИЗМЕРЕНИЯ ANIIЛИТУДЫ ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее п -ступенчатый измерительный усилитель, вход которого является входом устройства, и амплитудно-временных преобразователей,л формиро,,вателей импульсов спада,формирователь импульса фронта, соединенный входом с выходом и-ro амплитудно-временного преобразователя, одновибратор, первый и второй логические элементы И, первый логический элемент

ИЛИ, триггер интервала, счетчик импульсов интервала, счетчик номера канала, генератор счетных импульсов, цифровое отсчетное устройство, причем к соответствующим выходам n -ступенчатого измерительного усилителя последовательно подключены амплитудно-временные преобразователи и фор„„Я0„„116751О Д

Ф мирователи импульсов спада, выходы которых соединены с входами первого логического элемента ИЛИ, триггер интервала своим прямым выходом соединен с первым входом первого логического элемента И, второй вход которого подключен к генератору счетных импульсов, а выход через счетчик импульсов интервала соединен с первым входом цифрового отсчетного устройства, второй вход которого соединен с выходом счетчика номера канала, выход формирователя импульса фронта соединен с первым входом триггера интервала и через одновибратор — с первым входом второго логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого логического элемента ИЛИ, а выход — с вторым входом триггера интервала, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности. измерения, в него введены второй логический > элемент ИЛИ, каждый из и входов которого соединен через соответствую.†. ф щий элемент задержки с выходом одно- а,)

ro из формирователей импульсов спада, ф-( и третий логический элемент И, своими первым и вторым выходами соответственно подключенный .к выходу второго логического элемента ИЛИ и инверсному выходу триггера интервала, а выходом соединенный с входом счетчика, 1167510

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при создании приборов для измерения амплитуды одиночных и редко повторяющихся импульсов в 5 широком динамическом диапазоне.

Известно устройство для автоматического выбора диапазона измерения амплитуды импульсного напряжения, содержащее п -ступенчатый усилитель с калиброванными по усилению каскадами, и амплитудно-временных преобразователей, и формирователей импульсов спада, логические элементы И и ИЛИ, формирователь импульса фронта, одновибратор,15 триггер интервала, генератор импульсов, счетчик импульсов, цифровое от— счетное устройство, выходы и -ступенчатого усилителя с калиброванными по усилению каскадами подключены к входам 6 амплитудно-временных преобразователей, выход последнего из которых подключен к входу формирователя импульса фронта, выход которого подключен к одному входу триггера интервала?5 и входу одновибратора, выход одновибратора подключен к одному входу логического элемента И, другой вход которого через логический элемент ИЛИ соединен с выходами и формирователей 30 импульсов спада, а выход подключен к другому входу триггера интервала, выход триггера интервала подключен к одному входу логического элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к входу счетчика импульсов, выход которого подключен к входу цифрового отсчетного устройства, а также дополнительный формирователь им- 4g пульса спада, дешифратор и и логических элементов ИЛИ, одни входы которых соединены с выходами и амплитудновременных преобразователей, другие входы — с выходами предыдущих логи- 4 ческих элементов ИЛИ, а выходы подключены к входам формирователей импульсов спада и к входам дешифратора, выход которого подключен к входу цифрового отсчетного устройства, а стро-5О бирующий вход соединен с выходом дополнительного формирователя импульса спада, вход которого соединен с выходом триггера интервала (1 ).

Недостатком данного устройства яв-5 ляется низкая точность, обусловленная тем, что на границе двух смежных диапазонов может возникнуть ошибка в определении нужного диапазона измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для автоматического выбора диапазона измерения амплитуды одиночных импульсов, содержащее п-ступен. чатый измерительный усилитель, вход которого является входом устройства, амплитудно-временных преобразователей, и формирователей импульса спада, формирователь импульса фронта, входом соединенным с выходом п — го амплитудно-временного преобразователя, одновибратор, первый и второй логические элементы И, логический элемент ИЛИ, триггер интервала, счетчик импульсов интервала, счетчик номера канала, генератор счетных импульсов, цифровое отсчетное устройство, причем к соответствующим выходам и-ступенчатого усилителя с калиброванными по усилению каскадами последовательно подключены амплитудно-временные преобразователи и формирователи импульсов спада, выходы которых соединены с входами логического элемента ИЛИ, прямой выход триггера интервала соединен с первым входом первого логического элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов, а выход через счетчик импульсов интервала соединен с первым входом отсчетного устройства, второй вход которого соединен с выходом счетчика номера канала, выход формирователя импульса фронта соединен с первым входом триггера интервала и с входом одновибратора, выход которого подключен к одному из входов второго логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ, а выход — с входом счетчика номера канала и вторым входом триггера интервала j2), Недостатком данного устройства является невысокая точность из-за возможных ошибок в определении номера диапазона и основного результата преобразования, что случается в двух ситуациях.

В первой ситуации при совпадении спада импульса одновибратора с выходным сигналом элемента ИЛИ на выходе второго элемента И могут формироваться импульсы неполной амплитуды. Поскольку пороговые напряжения сраба3 1167 тывания триггера интервала 1, и счетчика номера канала U не могут быть практически установпены равными, это приводит к неправильной фиксации номера канала и отсчета количества импульсов в счетчик интервала.

В случае1 когда U »„а амплитуда сигнала Lt с второго элемента И лежит в пределах U r< Uд 7 U„, триггер интервала срабатывает и количество 1п импульсов, сосчитанное счетчиком интервала, соответствует выбранной амплитуде. В счетчике номера канала этот импульс не регистрируется, и записанный в нем код номера диапазона оказывается на единицу меньше истинного.

При 0 с V; 0 4 0„ 0текущий импульс регистрируется в счетчике номера канала и диапазон определяется правиль- 2О но, но триггер интервала не переключается и в счетчик интервала заносятся лишние импульсы с генератора счет- ных импульсов. Таким образом, возникает погрешность в определении интер-д вала.

Во второй ситуации амплитуда входного сигнала может оказаться такой, что выходные сигналы двух или более усилителей выйдут за пределы верхнего3б значения диапазона измерений. В таком случае на выходе соответствующих амплитудно-временных преобразователей вырабатываются сигналы одинаковой " длительности,и соответственноимнульсы спада с этих преобразователей, по35 являясь на входе элемента ИЛИ одновременно, могут быть сформированы на выходе этого элемента как один сигнал.

Ошибка в определении номера диапазона при этом может достигать нескольких отсчетов .

Целью изобретения является повышение точности измерения амплитуды одиночных импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического выбора диапазона измерения амплитуды импульсного напряжения, содержащее .п-ступенчатый измерительный усилитель вход которого является входом устройства, и .амплитудно-временных преобразователей, и формирователей импульсов спада, формирователь импульса фронта, соединенный входом с выходом и-го амплитудно-временного преобразователя, одновибратор, первьй и второй логические элементы И, первый логи510 4 ческий элемент ИЛИ, триггер интервала, счетчик импульсов интервала, счетчик номера канала, генератор счетных импульсов, цифровое отсчетное устройство, причем к соответствующим выходам п -ступенчатого измерительного усилителя последовательно подключены амплитудно-временные преобразователи и формирователи импульсов спада, выходы которых соединены с входами первого логического элемента

ИЛИ, триггер интервала своим прямым выходом соединен с первым входом первого логического элемента И, второй вход которого подключен к генератору счетных импульсов, а выход через счетчик импульсов интервала соединен с первым входом цифрового отсчетного устройства, второй вход которого соединен с выходом счетчика номера канала, выход формирователя импульса фронта соединен с первым входом триггера интервала и через одновибратор— с,первым входом второго логического элемента И, второй вход которого сое- . динен с выходом первого логического элемента ИЛИ, а выход — с вторым входом триггера интервала, дополнительно введены второй логический элемент

ИЛИ, каждый из и входов которого соединен через соответствующий элемент задержки с выходом одного из формирователей импульсов спада, и третий логический элемент И, своими первым и вторым входами соответственно подключенный к выходу второго логического элемента ИЛИ и инверсному выходу триггера интервала, а выходом соединенный с входом счетчика номера канала.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит 4-ступенчатый измерительный усилитель 1, вход которого является входом устройства, а выходы через соответствующие амплитудно-временные преобразователи 2-5 подключены к входам соответствующих формирователей 6-9 импульсов спада, выход преобразователя 5 подключен также к входу формирователя 10 импульса фронта, выходы формирователей

6-9 через соответствующие элементы 1114 задержки подключены к входам второго элемента ИЛИ 15,выход которого соединен с первым входом третьего элемента И 16, выходы формирователей 6-9 подключены также к входам первого элемента

1167510

ИЛИ 17, выход формирователя 10 соединен через одновибратор 18 с первым входом второго элемента И 19, второй вход которого соединен с ьыходом элемента ИЛИ 17, а выход — с вторым S входом триггера 20 интервала, первый вход триггера 20 соединен с выходом формирователя 1О, прямой выход — с первым входом первого элемента И 21, а инверсный выход — с вторым входом

I элемента И 16, второй вход элемента

И 2 1 соединен с выходом генератора

22 счетных импульсов, выход элемента И 16 подключен к входу счетчика

23 номера канала, выход элемента

И 21 через счетчик 24 импульсов интервала подключен к первому входу цифрового отсчетного устройства 25, к второму входу которого подключен выход счетчика 23. 20

Устройство работает следующим образомм.

Входной сигнал подается на измерительный усилитель 1 с последова- 25 тельно соединенными калиброванными по усилению ступенями. Коэффициенты усиления всех ступеней равны 10.

С выхода каждой ступени усиления сигнал поступает на вход соответст- 3р вующего амплитудно-временного преобразователя. Амплитудно-временные преобразователи 2- 5 трансформируют амплитудные значения выходных импульсов усилительных ступеней в пропорциональные временные интервалы. По фронту выходного сигнала амплитудновременного преобразователя 5 при помощи формирователя 10 вырабатывается короткий импульс, которым устанавли- 4р .вается в единичное состояние триггер

20 и запускается одновибратор 18.

Сформированные формирователями 6-9 импульсы, соответствующие спадам выходных сигналов, задерживаются эле- 4 ментами 11-14 задержки и собираются элементом ИЛИ 15. Электрические длины элементов 11-14 задержки выбираются исходя as условия С С ь (Ф (где индексы 1, 2, 3 и 4 соответствуют эле- о ментам 11, 12, 13 и 14). Причем длина минимальной задержки устанавлива1 ется такой, чтобы к моменту прихода импульса формирователя 9 на элемент

И 16 триггер 20 успел сброситься сигналом элемента И 19, а различие в задержках выбирается таким, чтобы исключить совладение импульсов на входах элемента ИЛИ 15 в тех случаях, когда формирователи 6-8 импульсов спада фиксируют сигналы с амплитудой, равной и превышающей верхний предел их рабочего диапазона (в этом случае сигналы формирователей 6-8 совпадают во времени).

На выходе элемента ИЛИ 15 образуется последовательность разнесенных во времени импульсов, которые поступают на элемент И 16.

После того, как триггер 20 сбросится в нулевое состояние, элемент И 16 открывается и импульсы элемента ИЛИ 15 начинают регистрироваться в счетчике 23. Число импульсов, подсчитанное этим счетчиком, определяет номер диапазона, в котором регистрируется входной сигнал. Одновременно при установке в единичное состояние триггера 20 интервала последним разрешается прохождение импульсов с генератора 22 через элемент И 2 1 на счетчик 24.

По приходу первого импульса с элемента И 19 триггер 20 устанавливается в исходное состояние и серия импульсов обрывается. Количество импульсов, сосчитанное счетчиком 24, пропорционально амплитуде измеряемого сигнала.

Коды номера канала и счетчика интервала совместно составляют результат измерения.

Цифровое отсчетное устройство 25 обеспечивает индикацию цифр как амплитуды импульсов, так и номера ступени, в которой этот импульс находится на рабочем участке амплитудной характеристики.

Введение элементов 11-14 задержки, элементов ИЛИ 15, и 16 и связи триггера 20 с вторым входом элемента

И 16 позволяет исключить ситуации, когда на триггер 20 интервала и счетчик 23 номера канала поступают импульсы неполной амплитуды, и связанные с этим ошибки в определении диапазона, а следовательно, повысить точность измерения, что повышает качество регистрации параметров импульсных источников оптического излучения.

1167510

Составитель С.Рыбин

Редактор И.Рыбченко Техред О.Неце

Корректор Л. Пилипенко

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

Заказ- 4427/42 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретеньИ и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5